1、第十二單元選修3現(xiàn)代生物科技專題考綱參照1.基因工程的誕生()2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))()3.基因工程的應用()4.蛋白質(zhì)工程()5.植物細胞工程()6.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆()7.細胞融合與單克隆抗體()8.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)()9.胚胎干細胞的移植()10.胚胎工程的應用()11.簡述生態(tài)工程的原理()12.生態(tài)工程的實例()考情回顧1.基因工程部分主要考查基因工程的工具及特點,基因工程的操作程序,尤其是基因表達載體的構(gòu)建和目的基因的檢測、鑒定?；蚬こ痰脑囶}多涉及限制酶、DNA連接酶和載體的作用相關(guān)知識,并通過實例考查基因工程的原理與過程、蛋白

2、質(zhì)工程操作的步驟和應用。從題型上看,都是非選擇題。2.細胞是生命系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)層次,一切生命活動都離不開細胞,細胞工程也是現(xiàn)代生物科技專題的基礎(chǔ)知識與核心知識,基因工程和胚胎工程都離不開細胞培養(yǎng),因此,生物高考常以細胞工程為背景,與細胞結(jié)構(gòu)、代謝、增殖、遺傳,基因工程,胚胎工程等進行綜合命題,以圖代文、圖文并茂的形式考查學生的識圖能力與綜合運用知識的能力。近年全國卷涉及細胞工程專題的試題常結(jié)合動植物細胞工程的實例考查學生對動植物細胞工程過程的理解與相關(guān)知識的綜合運用能力和獲取信息、分析解決問題的能力等。3.注重考查胚胎工程的理論基礎(chǔ)、胚胎工程的應用,以及生態(tài)工程的實例。近幾年全國卷命題中胚胎

3、工程部分內(nèi)容常與基因工程、細胞工程綜合考查;生態(tài)工程部分出現(xiàn)頻率較低,一般結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的知識進行考查。考向預測1.以基因工程最新研究成果為信息載體考查基因工程的操作工具與操作程序仍是高考的一大熱點。2.以細胞工程最新研究成果為載體,聯(lián)系細胞膜的特點、遺傳、免疫等考查細胞工程的原理、過程、結(jié)果和應用仍是高考的一大熱點。該考點內(nèi)容是現(xiàn)代生物科技專題的熱點,也是當今社會發(fā)展的熱點,新成果層出不窮,因此,在高考中該考點內(nèi)容地位越來越高,也容易出現(xiàn)新情境的考題,考查學生靈活運用知識的能力和創(chuàng)新能力。3.將胚胎工程的理論基礎(chǔ)與具體應用實例結(jié)合起來考查仍然是胚胎工程內(nèi)容的熱點。課時1基因工程見自學聽講P25

4、8學科素養(yǎng)課程標準學習指導1.生命觀念:認同結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀念,并能運用這種觀念分析和解釋轉(zhuǎn)基因的原理。2.科學思維:歸納與概括,結(jié)合具體案例,概括轉(zhuǎn)基因的原理和步驟,并構(gòu)建流程圖。3.科學探究:通過查找資料了解人類在哪些領(lǐng)域利用了基因工程技術(shù),能進行關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的調(diào)查并將調(diào)查結(jié)果制成資料卡,能設想基因技術(shù)新產(chǎn)品,能基于生物學的基本觀點,辨別轉(zhuǎn)基因生物的安全性。4.社會責任:針對現(xiàn)代生物技術(shù)在社會生活中的應用,基于生物學的基本觀點,識別身邊的虛假宣傳和無科學依據(jù)的傳言。1.簡述基因工程的誕生。2.簡述基因工程的原理及技術(shù)。3.舉例說出基因工程的應用。4.簡述蛋白質(zhì)工程。學習本專題時,要密

5、切聯(lián)系基因的結(jié)構(gòu)和功能,通過繪制概念圖、分析實例等建構(gòu)知識框架。在此基礎(chǔ)上,以基因工程的四個步驟為主線,學習基因工程操作流程圖,寫出各步驟中出現(xiàn)的重要術(shù)語,進而關(guān)聯(lián)必修2中的重要概念,回顧學習過的知識。如此由線到面、由點到網(wǎng),構(gòu)建和梳理橫向、縱向的知識體系。在學習的時候,要善于比較,如啟動子和起始密碼子的比較、各種酶作用的比較等?；蚬こ痰牟僮鞴ぞ?.基因工程的概念(1)供體:提供目的基因。  (2)操作環(huán)境:體外。  (3)操作水平:分子水平。  (4)原理:基因重組。  (5)受體:表達目的基因的細胞或個體。(6)本質(zhì):目的基因在受體體內(nèi)表達。 &#

6、160;(7)優(yōu)點:定向改造生物的遺傳性狀。  2.DNA重組技術(shù)的基本工具(1)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)來源:主要從原核生物中分離純化而來。  作用:識別DNA雙鏈上的特定的核苷酸序列并切開每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端。  如下圖所示,EcoR 限制酶識別的堿基序列是GAATTC,切割位點在G和A之間;Sma限制酶識別的堿基序列是CCCGGG,切割位點在G和C之間。說明限制酶具有專一性。  (2)DNA連接酶作用:將限制酶切割下來的DNA片段拼接成新的DNA分子。  類型常用類型E&#

7、183;coli DNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌 T4噬菌體功能只“縫合”黏性末端 “縫合”黏性末端和平末端 結(jié)果恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 (3)載體常用載體質(zhì)粒質(zhì)粒的化學本質(zhì):雙鏈環(huán)狀DNA分子。 質(zhì)粒的特點:能自我復制、有一個至多個限制酶切割位點、有特殊的標記基因、對受體細胞無害。 其他載體:噬菌體衍生物、動植物病毒等。  載體的作用:攜帶外源DNA片段進入受體細胞。 基因工程的基本操作程序1.獲取目的基因(1)目的基因:主要指編碼蛋白質(zhì)的基因,也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。 &

8、#160;(2)獲取方法從基因文庫中獲取人工合成利用mRNA合成通過DNA合成儀用化學方法人工合成利用PCR技術(shù)擴增2.基因表達載體的構(gòu)建基因工程的核心(1)目的:使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。  (2)基因表達載體的組成(3)構(gòu)建過程3.將目的基因?qū)胧荏w細胞生物種類植物動物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞或受精卵 受精卵 原核細胞 轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上農(nóng)桿菌侵染植物細胞整合到受體細胞染色體的DNA上表達將含有目的基因的表達載

9、體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2+處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子目的基因進入受體細胞內(nèi),并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程,稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是目的基因整合到受體細胞染色體基因組中。 4.目的基因的檢測與鑒定基因工程的應用和蛋白質(zhì)工程1.基因工程的應用(1)動物基因工程:用于提高動物生長速度從而提高產(chǎn)品產(chǎn)量;用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì);用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物;用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體等。  (2)植物基因工程:培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物(如抗蟲棉)、抗病轉(zhuǎn)基因植物(如轉(zhuǎn)基因煙草)和抗逆轉(zhuǎn)基因植物(如抗寒

10、番茄);利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(如新花色矮牽牛)。  (3)比較基因治療與基因診斷項目原理操作過程進展基因治療基因表達 將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募毎?以表達出正常性狀來治療(疾病) 臨床實驗基因診斷堿基互補配對 制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合,分析雜交帶情況 臨床應用2.蛋白質(zhì)工程(1)流程圖A.轉(zhuǎn)錄,B.翻譯,C.分子設計,D.多肽鏈,E.預期功能。 (2)結(jié)果:改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。 (3)應用:主要集中應用于對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,改良生物性狀。 1.基因工程操作過程中的5個易錯點(

11、1)目的基因的插入位點不是隨意的:基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控,所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象:第一步存在人工合成法獲得DNA,第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象,第四步存在分子雜交檢測目的基因,都存在堿基互補配對現(xiàn)象。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理:農(nóng)桿菌易感染植物細胞,其Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移并整合到受體細胞染色體的DNA上。(4)標記基因的種類和作用:常見的標記基因有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。標記基因的作用是篩選、檢測重組質(zhì)粒是否導入受體細胞。(5)受體細胞的選擇:受體細

12、胞常用植物受精卵或體細胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動物受精卵(一般不用體細胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成有生物活性的胰島素(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)則必須用真核生物,如酵母菌;一般不用支原體,原因是它營寄生生活;一定不能用哺乳動物成熟的紅細胞,原因是它無細胞核,也沒有核糖體等細胞器,不能合成蛋白質(zhì)。2.有關(guān)基因工程應用的4個易錯點(1)動物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),而不是產(chǎn)生體型巨大的個體。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并無毒性,進入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。(3)青霉素是青霉菌產(chǎn)生的,不是通過基因工程產(chǎn)生的。(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應器。應選

13、擇雌性個體,同時個體本身的繁殖速度、泌乳量、蛋白含量等都是應該考慮的因素。見自學聽講P260基因工程的操作工具1.不同生物的基因可以拼接起來的理論基礎(chǔ)(1)基因是控制生物性狀的獨立遺傳單位。(2)DNA的基本組成單位是四種脫氧核苷酸,雙鏈DNA兩條鏈間的堿基遵循堿基互補配對原則。(3)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則闡述的信息流動方向。(4)生物界共用一套遺傳密碼。2.限制酶主要存在于原核生物中(1)意義:限制酶在原核生物中主要是切割外源DNA,使之失效,從而達到保護自己的目的。(2)原核生物中限制酶不切割自身的DNA的原因:原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已被修飾。3.基因組文庫與cDN

14、A文庫的比較文庫類型cDNA文庫基因組文庫構(gòu)建基因文庫的過程文庫大小小大基因中啟動子無有基因中內(nèi)含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種間的基因交流可以部分基因可以說明基因文庫的構(gòu)建過程就包含基因工程的基本操作步驟。從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點是操作簡便,缺點是工作量大,具有一定的盲目性4.與DNA相關(guān)的五種酶的比較名稱作用部位作用結(jié)果限制酶磷酸二酯鍵將DNA切成兩個片段DNA連接酶磷酸二酯鍵將兩個DNA片段連接為一個DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯鍵將單個脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端DNA (水解)酶磷酸二酯鍵將DNA片段水解為單個脫氧核苷酸解旋酶堿基對之間的氫鍵將雙鏈DNA

15、分子局部解旋為單鏈,形成兩條長鏈5.利用PCR技術(shù)擴增目的基因(1)PCR的含義:是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。(2)目的:短時間內(nèi)擴增大量目的基因。(3)原理:DNA雙鏈復制。(4)前提:有一段已知目的基因的核苷酸序列。(5)過程第一步:加熱至9095 ,DNA解鏈為單鏈。第二步:冷卻至5560 ,引物結(jié)合到互補DNA鏈上。第三步:加熱至7075 ,熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)從引物開始進行互補鏈的合成。如此重復循環(huán)多次。1.基因工程的工具及相關(guān)知識的辨析(1)限制酶是一類酶,而不是一種酶限制酶的成分為蛋白質(zhì),其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件,高溫、強酸或強堿均易使之變性

16、失活。(2)基因工程中的載體與細胞膜上運輸物質(zhì)的載體不同基因工程中的載體是DNA分子,能將目的基因?qū)胧荏w細胞;細胞膜上的載體是蛋白質(zhì),與細胞膜的通透性有關(guān)。(3)DNA連接酶作用時并不需要模板DNA連接酶是把兩個具有特定末端的DNA片段通過磷酸二酯鍵連接起來的。2.啟動子起始密碼子,終止子終止密碼子(1)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。(2)終止子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,位于基因的尾端,作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。(3)起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上,分別控制翻譯過程的啟動和終止。例1下列有關(guān)基因工程操作工具的敘述,正確的是()

17、。A.限制酶能識別并切割DNA任意序列B.DNA連接酶與Taq酶作用位點不同C.沒有與目的基因重組的質(zhì)粒不可以進入受體細胞D.使用質(zhì)粒作為載體可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解解析限制酶具有特異性,能識別DNA上特定序列并將其切割,A項錯誤;DNA連接酶與Taq酶作用位點都是磷酸二酯鍵,B項錯誤;進入受體細胞的有普通質(zhì)粒和重組質(zhì)粒,C項錯誤;質(zhì)粒的特點之一是能夠在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在,故將目的基因與質(zhì)粒重組可以避免目的基因在受體內(nèi)被分解,D項正確。答案D 基因工程的操作過程1.載體上標記基因的作用載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當含有抗生

18、素抗性基因的載體進入受體細胞后,抗性基因在受體細胞內(nèi)表達,使受體細胞能夠抵抗相應抗生素,所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細胞,原理如下圖所示:2.PCR中引物的種類和數(shù)量的計算需要兩種引物(分別與DNA的兩條鏈結(jié)合),每合成一條子鏈就需要一個引物,若一個DNA分子擴增N次則需要引物2N×2-2個。3.生物體內(nèi)DNA復制與PCR的比較項目體內(nèi)DNA復制PCR解旋在解旋酶的作用下,細胞提供能量,雙鏈部分解開加熱至90 以上,雙鏈全部解開,不需要解旋酶,4種原料(dNTP)提供能量引物一小段RNA可以是RNA或單鏈DNA分子片段合成子鏈在引物的基礎(chǔ)上,一條

19、鏈連續(xù)合成,另一條鏈不連續(xù)合成分別從兩條鏈的引物端開始,都是連續(xù)合成,合成時控制溫度在72 左右特點邊解旋邊復制,半保留復制體外迅速擴增循環(huán)次數(shù)受生物體自身控制30多次相同點生物體內(nèi)的DNA復制和PCR體外擴增DNA都需要模板、四種游離的脫氧核苷酸,且都需要在一定的緩沖溶液中進行限制酶的選擇方法(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇Pst。不能選擇切割位點位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,如圖甲也可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(

20、但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點)。(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點確定限制酶的種類所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致,以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。質(zhì)粒作為載體必須具備標記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu),如圖乙中限制酶Sma會破壞標記基因;如果所選酶的切割位點不止一個,則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復制原點區(qū),則切割重組后的片段進入受體細胞后不能自主復制。限制酶切割的位點不是隨意的:基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控,所以限制酶切割后,目的基因的插入位點應在啟動子與終止子之間。例2聚合酶鏈式反應簡稱PCR,是一種體外擴增DNA片段的技術(shù),可用于遺傳病的診斷、DNA序列的測

21、定等。請回答下列問題:(1)在PCR技術(shù)中,引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開始催化連接脫氧核苷酸,DNA復制時解旋靠實現(xiàn)。 (2)PCR的原理是,通過PCR使基因的數(shù)量呈指數(shù)方式增長。 (3)PCR技術(shù)用到的酶是;細胞內(nèi)DNA復制時,除具有與PCR相同作用的酶外,還需要酶。 (4)假如PCR技術(shù)所用的引物含有放射性,模板DNA不具有放射性,且引物不被切除,則經(jīng)過n次循環(huán),含有放射性的DNA分子占DNA總數(shù)的比例為。 (5)PCR擴增時,退火溫度的設定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對。退火溫度的設定與引物長度、堿基

22、組成有關(guān),長度相同但堿基中含量高的引物需要設定更高的退火溫度。 (6)如果PCR反應得不到任何擴增產(chǎn)物,則不能采取的改進措施是(填序號)。 升高退火溫度降低退火溫度重新設計引物解析(1)在PCR技術(shù)中,引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸。DNA復制的前提是解旋,在體內(nèi)通過解旋酶實現(xiàn),在PCR技術(shù)中通過加熱實現(xiàn)。(2)PCR的原理是DNA復制。(3)PCR技術(shù)用到的酶是Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶),而在細胞內(nèi)進行DNA復制時,還需要解旋酶。(4)由于DNA分子的復制方式為半保留復制,且引物不被切除,新合成的每個DNA分子中均含有放射性引物

23、,故含有放射性的DNA分子占DNA分子總數(shù)的100%。(5)G、C堿基對氫鍵比A、T堿基對氫鍵多,更穩(wěn)定,所以G、C堿基對含量高的引物需要設定更高的退火溫度。(6)如果PCR反應得不到任何擴增產(chǎn)物,可能是因為設定的退火溫度高,或引物設計不合適。答案(1)加熱(2)DNA(雙鏈)復制(3)Taq酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)解旋(4)1(或“100%”)(5)G、C(6)基因工程的應用和蛋白質(zhì)工程1.蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別項目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預期蛋白質(zhì)功能設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定

24、(續(xù)表)項目蛋白質(zhì)工程基因工程實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型和生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的聯(lián)系(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進行修飾、改造。蛋白質(zhì)工程是第二代基因工程,所以對蛋白質(zhì)工程的考查一般與基因工程相結(jié)合,并體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應的生物學觀念。而且,蛋白質(zhì)工程的試題一般會聯(lián)系基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯。(1)對蛋白質(zhì)的氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))進行改造,可達到改變蛋白質(zhì)的功能的目的。(2)如以P基因序列為基礎(chǔ),獲得

25、P1基因,可以對P基因進行修飾改造,也可以用人工方法合成P1基因。中心法則的全部內(nèi)容包括DNA和RNA的復制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或復制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列,推測相應的核苷酸序列,并獲取基因。表達出的蛋白質(zhì),還要對其進行生物功能鑒定。(4)蛋白質(zhì)工程操作的對象是基因,解題時一定要注意蛋白質(zhì)工程直接作用的對象不是蛋白質(zhì)。這是因為任何一種蛋白質(zhì)都是由基因編碼的,改造了基因即對蛋白質(zhì)進行了改造,而且改造過的基因可以遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接進行改造,即使改造成功了,被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無

26、法遺傳。例3下圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程,相關(guān)說法不正確的是()。A.了解蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)工程中是非常關(guān)鍵的B.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項全新的生物工程技術(shù)C.a、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯D.蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因解析蛋白質(zhì)工程中了解蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)如蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、氨基酸的排列順序等,對于合成或改造基因至關(guān)重要;蛋白質(zhì)工程的進行離不開基因工程,對蛋白質(zhì)的改造是通過對基因的改造來完成的;圖中a、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯過程;蛋白質(zhì)工程中可根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)建出一種全新的基因。答案B1.(2018年全國高考)回答下列問題:(1)博耶(H.Boyer)和科恩

27、(S.Coben)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外,還證明了(答出兩點即可)。 (2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2+參與的方法導入大腸桿菌細胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中,可作為重組噬菌體宿主細胞的是。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內(nèi)表達時,表達出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解,在實驗中應選用的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質(zhì)純化的過程中應添加的抑制劑。 解析(1)將非洲爪

28、蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達,該過程證明了體外重組的質(zhì)?？梢赃M入體細胞,真核生物基因可在原核細胞中表達等。(2)Ca2+參與轉(zhuǎn)化過程。噬菌體包括蛋白質(zhì)外殼和DNA,完整的噬菌體才具有侵染能力,從而將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。噬菌體是細菌病毒,只能寄生在細菌細胞中。(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內(nèi)表達時,表達出的蛋白質(zhì)可能會被降解,為防止蛋白質(zhì)被降解,可以選用不能產(chǎn)生該蛋白酶的缺陷型細菌以及使用能夠抑制蛋白酶活性的藥物。答案(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M入體細胞;真核生物基因可在原核細胞中表達(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(噬菌體蛋白)細菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶

29、2.(2017年全國高考)幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}:(1)在進行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料,原因是。提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。 (3)若要使目的基因在受體細胞中表達,需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞,原因是(答出兩點即可)。 (4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學鍵是。&#

30、160;(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。 解析(1)嫩葉組織細胞的細胞壁較薄,較易破碎,所以常用嫩葉作為實驗材料。RNA易被降解,為防止提取的RNA水解需要在提取液中添加RNA酶抑制劑。(2)以mRNA為原料通過逆轉(zhuǎn)錄可獲得cDNA,其原理是堿基互補配對原則。(3)載體中具備使目的基因穩(wěn)定遺傳并表達的元件,如啟動子、終止子、復制原點等,可以使插入的目的基因在細胞內(nèi)穩(wěn)定高效地表達,直接導入受體細胞的目的基因由于沒有復制原點,所以不能在受體細胞中穩(wěn)定遺傳,由于不含啟動子,所以無法在受體細胞中表達。(

31、4)DNA連接酶是將雙鏈DNA分子中被限制酶切斷的磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵重新連接的一種酶。(5)中心法則包括DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA,mRNA翻譯形成多肽,多肽進一步修飾、折疊形成有特定功能的蛋白質(zhì),而基因未表達出有特定功能的蛋白質(zhì),原因是基因沒有轉(zhuǎn)錄成mRNA,或者mRNA沒有表達出蛋白質(zhì)。答案(1)嫩葉組織細胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復制原點;目的基因無表達所需啟動子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常見高效訓練P971.(2018年廣州聯(lián)考)我國某些地區(qū)常年干旱少雨,將小麥耐旱基因

32、TaLEA3導入不耐旱的藥用植物丹參中,可提高后者的耐旱性?；卮鹣铝袉栴}:(1)TaLEA3基因是種子成熟后期大量表達的一類基因,請推測該基因所表達蛋白的主要功能是。(答出兩點即可) (2)為確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達,應檢測此再生植株中該基因的,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間試驗中檢測植株的是否得到提高。 (3)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時,則可推測該耐旱基因的整合情況是。 (4)葉綠體內(nèi)大多數(shù)基因的排列方式、轉(zhuǎn)錄與翻譯系統(tǒng)均與(填“原核生物”或“真核生物)相似,將目的基因?qū)肴~綠體基因組內(nèi)能避免傳統(tǒng)基因

33、工程所帶來的基因污染,其原因是。 解析(1)TaLEA3基因?qū)儆谛←溎秃祷?其表達的蛋白質(zhì)主要功能可能是保護細胞中的酶使其免受因細胞脫水而造成的損傷、保護細胞器如線粒體使其免受因細胞脫水而造成的損傷、保護細胞膜使其免受因細胞脫水而造成的損傷等。(2)檢測耐旱基因是否正確表達,可利用抗原抗體雜交實驗,因此應檢測此再生植株中該基因的表達產(chǎn)物。如果檢測結(jié)果呈陽性,還需要進行個體生物學水平鑒定,即需要在田間試驗中檢測植株的耐旱性是否得到提高。(3)二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31,說明該性狀的遺傳遵循分離定律,其親本為雜合體,則可推測一個耐旱基因整合到了不耐旱

34、植株的一條染色體上,而另一條染色體上無耐旱基因。(4)葉綠體內(nèi)的DNA未與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體,與原核生物相似,因此葉綠體大多數(shù)基因的排列方式、轉(zhuǎn)錄與翻譯系統(tǒng)均與原核生物相似。將目的基因?qū)肴~綠體基因組內(nèi)能避免傳統(tǒng)基因工程所帶來的基因污染,其原因是葉綠體基因組不會進入花粉中隨花粉傳遞,從而避免“基因逃逸”問題。答案(1)保護細胞中的酶使其免受因細胞脫水而造成的損傷;保護細胞器如線粒體使其免受因細胞脫水而造成的損傷;保護細胞膜使其免受因細胞脫水而造成的損傷(2)表達產(chǎn)物耐旱性(3)一個耐旱基因整合到了不耐旱植株的一條染色體上(4)原核生物葉綠體基因組不會進入花粉中隨花粉傳遞,從而避免“基因逃逸”

35、問題2.科研小組將大麥的抗旱基因(HVA)導入小麥細胞,并用植物組織培養(yǎng)的方法將小麥細胞培育成高抗旱性小麥植株?；卮鹣铝袉栴}:(1)該科研小組采用技術(shù)培育抗旱小麥,該生物技術(shù)的核心步驟是。若要獲得大量抗旱基因,可通過技術(shù)對抗旱基因進行擴增。 (2)要確定抗旱基因在小麥細胞中是否成功表達,從分子水平上鑒定,可采用的方法是;若要進行個體水平檢測,則需要把轉(zhuǎn)基因小麥植株分別種植在不同的田地上,以檢測其是否有抗性及抗性程度。 (3)在培育成功的轉(zhuǎn)基因抗旱小麥的繁育過程中,抗旱基因和標記基因(填“遵循”或“不遵循”)基因的分離定律,理由是。 答案(1)基因工程基因表達載體的

36、構(gòu)建PCR(2)抗原抗體雜交干旱程度(或含水量)(3)不遵循抗旱基因和標記基因是非等位基因3.下列方案為人們獲得生物新品種的過程,請回答下列問題:方案:抗凍蛋白基因煙草細胞抗凍煙草方案:A基因免疫過的B細胞體外培養(yǎng)單克隆抗體方案:人的生長激素基因牛的受精卵早期胚胎受體母牛轉(zhuǎn)基因牛(1)基因工程的核心步驟是。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中,根據(jù)農(nóng)桿菌的特點,如果將抗凍蛋白基因插入上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以使目的基因進入植物細胞,并將其插入植物細胞中上。 (2)推測方案中A基因所起的作用是,請寫出該方案獲得的細胞中遺傳信息傳遞的中心法則:。 (3)方案中的轉(zhuǎn)基因?？梢酝ㄟ^分泌乳汁來生產(chǎn)人

37、的生長激素。這需要將人的生長激素基因與的啟動子等調(diào)控組件重組在一起。該方案中的早期胚胎在移植入受體母牛子宮之前,必須進行性別鑒定,一般是取處于時期的細胞進行檢測。 答案(1)基因表達載體的構(gòu)建Ti質(zhì)粒的T-DNA染色體DNA (2)調(diào)控細胞無限增殖(3)乳腺蛋白基因囊胚滋養(yǎng)層4.人-酪蛋白是人乳汁中的重要營養(yǎng)成分,科學家已培育出轉(zhuǎn)基因山羊來生產(chǎn)人-酪蛋白,下圖為培育流程,其中為相關(guān)過程,請回答下列問題:(1)人-酪蛋白基因是此基因工程的,可從人細胞中直接提取或從人的中獲取。 (2)過程獲得的A為;將A導入受精卵常用的方法是法。 (3)過程為,進行此操作的早期胚胎應處于階段。